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Jul 05, 2023

La NASA aiuta a individuare la malattia dell'uva da vino dai cieli sopra la California

La fitopatologa Katie Gold, assistente professore alla Cornell University, ispeziona l'uva malata in un campo. Il team di Gold ha utilizzato uno strumento sviluppato dal JPL per rilevare i raccolti infetti dall'aria

La fitopatologa Katie Gold, assistente professore alla Cornell University, ispeziona l'uva malata in un campo. Il team di Gold ha utilizzato uno strumento sviluppato dal JPL per rilevare raccolti infetti dall'aria in una delle regioni produttrici di uva da vino più importanti della California.

In un caso di studio, gli scienziati hanno rilevato la costosa infezione nelle viti di cabernet sauvignon prima che mostrassero sintomi visibili all’occhio umano.

Muffe, batteri che marciscono le radici, virus e altri agenti patogeni delle piante distruggono ogni anno circa il 15-30% dei raccolti globali. La diagnosi precoce può fare la differenza tra un raccolto fallito e uno curabile. Utilizzando uno strumento scientifico aerotrasportato sviluppato presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, i ricercatori hanno scoperto di poter individuare con precisione i segni furtivi di una malattia dell'uva che infligge miliardi di dollari di danni annuali ai raccolti. La tecnica di telerilevamento potrebbe aiutare il monitoraggio da terra di questa e di altre colture.

In un paio di nuovi studi, i ricercatori del JPL e della Cornell University si sono concentrati su una malattia virale chiamata GLRaV-3 (abbreviazione di complessi virali associati alla caduta delle foglie della vite 3). Diffuso principalmente dagli insetti, il GLRaV-3 riduce i raccolti e inacidisce lo sviluppo dei frutti, costando all’industria statunitense del vino e dell’uva circa 3 miliardi di dollari in danni e perdite ogni anno. In genere viene rilevato mediante un'intensa attività di ricerca viticcio per vitigno e costosi test molecolari.

Il team di ricerca voleva vedere se potevano aiutare i coltivatori a identificare precocemente le infezioni da GLRaV-3 e dall’aria utilizzando l’apprendimento automatico e lo spettrometro di imaging visibile/infrarosso di prossima generazione della NASA (AVIRIS-NG). Il sensore ottico dello strumento, che registra l'interazione della luce solare con i legami chimici, è stato utilizzato per misurare e monitorare rischi come incendi, fuoriuscite di petrolio, gas serra e inquinamento atmosferico associato alle eruzioni vulcaniche.

Un drone ha catturato un messaggio di gratitudine scritto tra le viti da individui dell’industria vinicola che hanno collaborato alla ricerca sull’individuazione degli agenti patogeni nella regione di Lodi, in California.

È stato durante una campagna del 2020 per mappare le perdite di metano in California che la dottoressa Katie Gold, fitopatologa, e il suo team hanno colto l'occasione per porre una domanda diversa: AVIRIS-NG potrebbe scoprire un'infezione sotto copertura dei raccolti in una delle più importanti regioni produttrici di uva dello stato? ?

"Come gli esseri umani, le piante malate potrebbero non mostrare subito sintomi esteriori, rendendo la diagnosi precoce la sfida più grande per i coltivatori", ha affermato Gold, assistente professore alla Cornell University e autore senior dei nuovi studi. Nel caso del virus dell’accartocciamento fogliare della vite, può essere necessario fino a un anno prima che una vite tradisca i segni rivelatori dell’infezione, come fogliame scolorito e frutti rachitici. Tuttavia, a livello cellulare, lo stress è ben avviato prima di allora, modificando il modo in cui la luce solare interagisce con i tessuti vegetali.

Montato nella pancia di un aereo da ricerca, AVIRIS-NG ha osservato circa 11.000 acri di vigneti a Lodi, in California. La regione, situata nel cuore della Central Valley della California, è uno dei principali produttori di uve da vino di prima qualità dello stato.

Il team ha inserito le osservazioni in modelli computerizzati sviluppati e addestrati per distinguere le infezioni. Per aiutare a verificare i risultati, i collaboratori del settore hanno esplorato più di 300 acri di vigneti da terra alla ricerca di sintomi virali visibili mentre raccoglievano campioni di vite per i test molecolari.

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Gold ha notato che si trattava di un processo ad alta intensità di manodopera, intrapreso durante un'ondata di caldo in California. "Senza il duro lavoro dei coltivatori, dei collaboratori del settore e dei team di scouting, nulla di ciò che abbiamo realizzato sarebbe stato possibile", ha affermato. Sforzi simili continueranno nell'ambito del NASA Acres Consortium, di cui Gold è uno scienziato capo.

I ricercatori hanno scoperto di essere in grado di differenziare le viti non infette da quelle infette sia prima che dopo che fossero diventate sintomatiche, con i modelli con le migliori prestazioni che raggiungevano una precisione dell’87%. Il successo di una diagnosi precoce del GLRaV-3 potrebbe aiutare a fornire ai viticoltori un preavviso fino a un anno per intervenire.